MÜKÉNÉI ÜVEGEK KORRÓZIÓJÁNAK ÉS EREDETÉNEK VIZSGÁLATA SEM-EDS, XRF ÉS PGAA MÓDSZEREKKEL

Átírás

1 127 MÜKÉNÉI ÜVEGEK KORRÓZIÓJÁNAK ÉS EREDETÉNEK VIZSGÁLATA SEM-EDS, XRF ÉS PGAA MÓDSZEREKKEL AN ALTERATION AND PROVENANCE STUDY OF MYCENAEAN GLASS OBJECTS USING NEUTRON-BEAM AND X-RAY METHODS NIKOLAOS ZACHARIAS 1, MARIA KAPAROU 1, 2, KASZTOVSZKY ΖSOLT 3, MARÓTI BOGLÁRKA 3, KONSTANTINOS BELTSIOS 4, JOANNE MURPHY 5, VASILIKE KANTARELOU 6, ANDREAS GERMANOS KARYDAS 7 1 Laboratory of Archaeometry, Department of History, Archaeology and Cultural Resources Management, University of Peloponnese, Old Camp, Kalamata, Greece 2 Laboratory of Archaeometry, Institute of Materials Science, N. C. S. R. Demokritos, Ag. Paraskevi, Attiki, Greece 3 MTA Energiatudományi Kutatóközpont 1121 Budapest Konkoly Thege Department of Materials Science and Engineering, University of Ioannina, Ioannina, Greece 5 Department of Classical Studies, University of North Carolina Greensboro, NC, USA 6 Institute of Nuclear Physics, NCSR Demokritos, Ag. Paraskevi, Attiki, Greece 7 Nuclear Spectrometry and Applications Laboratory (NSAL), Physics Section, IAEA Laboratories, A-2444, Seibersdorf, Austria kasztovszky.zsolt@energia.mta.hu Abstract The aims of this study were to characterize corrosion effects on Mycenaean glass objects and their implications for provenance studies. Investigations of archaeological glass collections from Greek 16th -13th c. B. C. Late Bronze Age sites in North-East Peloponnese, Palaia Epidavros and Ancient Asine in the Argolid and from Pylos in Messenia, South Peloponnese have been performed. The study was prompted by specific archaeological questions: whether the glass artifacts were imported as ingots and/or previously shaped materials via exchange roots or they were produced in local glassmaking workshops. Optical microscopy was employed for an initial morphological examination, followed by Scanning Electron Microscopy coupled with an Energy Dispersive Analyser (SEM-EDS) and by X-ray Fluorescence (XRF) Analysis. The general trend was found to be in agreement with the existent knowledge about altered glass, that is, severe alkaline, alkaline earths and silica deviations. For the bulk analytical examination, Prompt Gamma Activation Analysis was applied. Based on the bulk PGAA results, it was possible to differentiate between base glass used for the production of the Argolid samples and that used for the production of the Messene samples. Also, possibly more than one recipes of alkaline source have been used for the production of the Argolid samples. Kivonat A módszertani tanulmányban a korrózió összetételt módosító hatását vizsgáltuk mükénéi üvegtárgyakon. Késő bronzkori (Kr. e sz.), a Peloponnészoszi-félszigetről, az argoliszi Palaia Epidavroszból, Aszinéből és a messzéniai Püloszból származó leleteket vizsgáltunk. A vizsgálatok célja annak megállapítása volt, hogy a leletek mállottsága ellenére lehet-e az eredetükre (provenienciára) vonatkozó megállapításokat tenni a rendelkezésre álló analitikai módszerek alkalmazásával. Első lépésként LED optikai mikroszkóppal általános morfológiai vizsgálatokat végeztünk, majd SEM-EDS mérésekkel tanulmányoztuk egy-egy minta mikroszerkezetét és elemösszetételének térbeli változását. A teljes minta átlagos elemösszetételt PGAA módszerrel határoztuk meg. Az irodalmi adatokkal összhangban, a korrodált részek alkálifém-, alkáliföldfém- és szilíciumtartalma eltért az ép üvegétől. A teljes mintára jellemző PGAA eredmények alapján meg tudtuk különíteni az Argoliszból és a Messzéniából származó mintákat leletek gyártásához használt különböző nyersüveg alapanyagokat, valamint az előbbiek esetében a különböző receptek szerint készült adalék alkáli összetevőket. KEYWORDS: BRONZE AGE, MYCENEA, GLASS, CORROSION, PROVENANCE, SEM-EDS, PGAA, XRF KULCSSZAVAK: BRONZKOR, MÜKÉNÉ, ÜVEG, EREDETVIZSGÁLAT, KORRÓZIÓ, SEM-EDS, PGAA, XRF

2 128 Bevezetés Bár az üveg általában tartós anyag, a szabad szemmel gyakran észrevehetetlen korróziójuk gyakori jelenség. Ismert, hogy számos körülmény befolyásolja az üvegek korrózióját (Hench & Clark, 1978; Newton & Davison, 1989; Zacharias & Oikonomou, 2010). Összetételük megváltozik a betemetődés idejétől, és a környezet kémiájától függően. A talaj víztartalmának változása ugyanis az oxidatív-reduktív környezet periodikus változását okozza. Ezen túlmenően, a hőmérséklet, a talaj sótartalma, savassága, a korróziós réteg pillanatnyi vastagsága és a mikrobiológiai környezet szintén befolyásolják a korrózió menetét (Jackson et al., 2012). Következésképpen, csak igen kevés régészeti üvegtárgy tartózkodási körülményei ideálisak, többségük esetében a korrózió hatása jelentős. A korrózió során az alkálifém (Na +, K + ) ionok és szerkezet módosító ionok egy kilúgozódnak (leaching) az üvegből, helyükre a környezet vizéből H + ionok kerülnek. A korrodált üvegek felszínén a hidratált szilikátok vékony réteget képeznek. Ezek a változások az üveg tömbi összetételében is megmutatkoznak. A mátrix alkálifémekben, klórban és sokszor mangánban elszegényedik, hidrogénben, szilíciumban, alumíniumban és rendszerint vasban dúsul az eredeti összetételhez képest (Hench & Clark, 1978). A vizsgált minták A Peloponnészoszi-félsziget Mükénéi kultúrájából (Kr. e sz.), az argoliszi Palaia Epidavroszból és a messzéniai Püloszból származó üveg leleteket vizsgáltunk. A lelőhelyeket az 1. ábra térképén jelöljük. A tárgyak vizsgálatával a régészek arra a kérdésre keresik a választ, hogy a tárgyakat helyi üvegművesek készítették, vagy késztermékként importálták Egyiptomból és Mezopotámiából (Henderson et al., 2010; Walton et al., 2009; Polikreti et al, 2011). A teljes Palaia Epidavrosz-i leletanyag 40, a püloszi leletanyag 50 üvegtárgyat tartalmaz, többségük kék üveg- és fajanszgyöngy, ill. plakett, melyek a késő bronzkorra (LBAII LBAIIIB) keltezhetők. A teljes leletanyagból 18 mintát vizsgáltunk PGAA, SEM és XRF módszerekkel is, ezek közül 13 darab mérési eredményeit tárgyaljuk. A SEM-EDX vizsgálatok az athéni Demokritos Intézet Archeometriai Laboratóriumában készültek. A méréseket 25 kv feszültséggel és SUTW Si(Li) detektorral végeztük. A mintákat előzetesen semmilyen tisztítási vagy konzerválási eljárásnak nem vetettük alá. A minták értéke és törékeny volta miatt különösen ügyeltünk rá, hogy a vizsgálatok ne károsítsák a tárgyakat, ezért választottunk roncsolásmentes módszereket. 1. ábra: A vizsgált minták lelőhelyei. 1: Palaia Epidavrosz; 2: Asziné; 3: Pülosz Fig. 1. : Finding places of the investigated objects. 1: Palaia Epidavros; 2: Asine; 3: Pylos A 13 minta főbb jellemzőit, fényképét és közülük 4 mikroszkópos felvételét az 1. táblázatban mutatjuk be. Vizsgálati módszerek A vizsgálatokra alkalmazott kísérleti eszközök a következők voltak: i-scope-moritex típusú LED optikai mikroszkóp (OM), Inspect FEI típusú Scanning Elektonmikroszkóp EDS feltéttel (SEM- EDX), hordozható XRF-készülék és promptgamma aktivációs analitikai (PGAA) berendezés. SEM-EDX A SEM-EDX vizsgálatokat 25 kv feszültséggel és SUTW Si(Li) detektorral végeztük. A Palaia Epidavrosz-i mintákon polírozott felületeket alakítottunk ki a SEM-EDS vizsgálatához. A többi esetben ahol a polírozás nem volt megengedett a mintákat ultrahangos fürdőben tisztítottuk, a hagyományos szénbevonat helyett vékony, eltávolítható szénszalagot vittünk fel a mintára, amely jobban követi a minta felületének mikrotopográfiáját. A szénréteg eltávolítás után nem hagyott nyomot a mintán. A mátrix-hatás kiküszöbölésére egy belső korrekciós programot (ZAF) használtunk (Goldstein et al., 2003), ezért sztenderd minták mérésére nem volt szükség. PGAA A prompt-gamma aktivációs analitikai (PGAA) vizsgálatokat a Budapesti Kutatóreaktor 10 8 cm -2 s -1 termikus ekvivalens intenzitású hidegneutronnyalábján végeztük. Mivel a neutronok több cm mélyen behatolnak a mintába, a vizsgálat a bevilágított térfogatról átlagos összetételi adatot szolgáltat. A módszer részletes leírását a (Révay & Belgya 2004, Szentmiklósi et al., 2010) cikkekben ismertetjük.

3 táblázat: A PGAA-val vizsgált minták fényképe, leírása és néhányuk mikroszkópos felvétele Table 1. : Macroscopic photo, description and some microscopic photos of the objects investigated with PGAA Minta jele Leírás Fénykép Mikroszkópos felvétel PE32 átlátszó, sötétkék PE33 átlátszó, sötétkék PE37 opak, világoskék gyöngy PE21 sötétkék plakett PE22 sötétkék plakett

4 táblázat, folyt. Table 1., cont. Minta jele leírás fénykép Mikroszkópos felvétel P1 sötétkék rozetta PE24 sötétkék levél alakú plakett AA1 világoskék gyöngy (fajansz) PE26 sötétkék levél alakú plakett PE15 opak, középkék, spirális

5 táblázat, folyt. Table 1., cont. Minta jele leírás fénykép Mikroszkópos felvétel P27 opak, középkék, hosszúkás gyöngy PE13 világoskék, bikonvex gyöngy P28 opak, kék, "sokszemű" gyöngy A mérések során 2 2 cm átmérőjű neutronnyalábot használtunk, amely a teljes mintát bevilágította. A besugárzási/mérési időt a minta tömegétől függően 2300s és 12000s között változtattuk, így elértük a számunkra fontos fő- és nyomelemek megbízható kimutatásához szükséges beütésszámot. Fontos megjegyezni, hogy a PGAA átlagos térfogati ( bulk ) információt ad a mintáról, kiküszöböli, ill. nem képes elkülöníteni a felületi inhomogenitások (pld. korrózió, mállás) járulékát az összetételben. Hordozható XRF A röntgenfluoreszcens vizsgálatokat Rh-anódos, Be-végablakos, hordozható készülékkel végeztük. A gerjesztő nyaláb mérete a vizsgált felületen 3 mm volt. A berendezés technikai jellemzői: 50 W teljesítmény, 50 kv gerjesztő feszültség, 75µm vastag Be-végablak, Si-PiN diódás detektor (XR- 100CR, Amptek Inc. gyártmányú), 165 ev felbontás a Mn Kα vonalára. A Z>20 rendszámú nyomelemek mérését szűrt, nagyenergiás gerjesztési módban végeztük (Sokaras et al 2009, Karydas 2007). A készülék kalibrálásához NIST 620, NIST 621 és NIST 614 sztenderdeket használtunk. A spektrumok kiértékelését WinQxas programcsomaggal végeztük. Eredmények LED-OM és SEM-EDS A mikroszkópos vizsgálatok hasznos információkat szolgáltattak a minták egyes fázisairól, segítségükkel különböző korróziós folyamatok okozta elváltozásokat azonosítottunk. A minták többségénél megfigyelhető volt mikroméretű gödrök jelenléte, amelyeknél az ép anyag körül 1-2 mm-es előrehaladottabb korrózió esetén >3 mm-es koncentrikus korróziós rétegek alakultak ki (1. táblázat). A PE33 minta képén kis légbuborékok figyelhetők meg, amelyek a gyártás (olvasztás) során felszabadult gázokra utalnak. A SEM elemzések során a mintákat felváltva másodlagos kibocsátási (SEI) és visszaszórási (BSE) üzemmódban vizsgáltuk, az összetételre, ill. a mikromorfológiára vonatkozó információ érdekében. A SEM-EDS-szel végzett összetétel mérések eredményeit a 2. táblázatban foglaltuk össze.

6 táblázat: A PGAA-val vizsgált minták PGAA-, SEM-EDS és XRF mérési eredményei. A koncentráció adatok tömeg%-ban értendők. A kerekítés mértéke mutatja az értékek pontosságát. A <k. h. jelentése: kimutatási határ alatti, "N.m." jelentése: nem mérhető, "N.a." jelentése: nincs adat. Table 2. : PGAA-, SEM-EDS and XRF results for the investigated samples. Concentration data are given in mass%. The values are rounded according to their precision. "<k.h." stands for lower than the detection limit, "N.m." stands for not measurable, whereas "N.a." stands for no data available. PE32 átlátszó, sötétkék PE33 átlátszó, sötétkék PE37 opak, világoskék gyöngy PGAA SEM XRF PGAA SEM XRF PGAA SEM XRF H 2 O 3,41 N. m. N. m. 0,48 N. m. N. m. 1,11 N. m. N. m. Na 2 O 15,7 16, ,3 17, ,0 19,7 20 MgO 3,78 3,77 3 4,27 3,72 3 4,05 3,09 3 Al 2 O 3 2,45 2,68 2 2,13 2,49 2 2,17 1,64 1 SiO 2 64,4 64, ,8 63, ,4 65,2 72 K 2 O 1,20 1,56 0,57 1,43 1,36 0,18 1,41 0,95 0,27 CaO 7,12 8, ,06 8,16 2,3 7,99 5,68 1,5 SO 4 < k. h. 0,64 0,53 < k. h. 0,48 < k. h. < k. h. 0,58 0,064 Cr 2 O 3 < k. h. < k. h. 0,010 < k. h. 0,09 0,013 < k. h. 0,09 0,018 ZnO < k. h. < k. h. 0,040 < k. h. 0,25 0,041 < k. h. < k. h. 0,0035 PbO < k. h. < k. h. 0,0061 < k. h. < k. h. 0,0034 < k. h. < k. h. 0,0031 SnO < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. TiO 2 0,132 0,21 0,69 0,122 0,32 0,33 0,113 0,26 0,13 MnO 0,183 0,19 0,039 0,169 0,20 0,0069 0,166 0,22 0,028 Fe 2 O 3 0,805 0,85 0,34 0,763 0,82 1,3 0,724 0,5 0,49 CoO 0,0736 < k. h. < k. h. 0,0854 0,12 0,0015 0,0847 0,16 < k. h. NiO 0,071 < k. h. < k. h. 0,068 0,17 < k. h. 0,085 0,19 < k. h. CuO 0,097 0,52 0,049 0,095 0,32 0,065 0,11 0,21 0,29 SbO 2 < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. ZnO < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. B 0,00878 < k. h. < k. h. 0,00955 < k. h. < k. h. 0,00929 < k. h. < k. h. F < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. P < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. S < k. h. < k. h. < k. h. 0,21 < k. h. 0,22 < k. h. < k. h. < k. h. Cl 0,599 0,86 0,429 0,610 0,78 0,17 0,623 1,35 0,13 Sm < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. Gd 0,00015 < k. h. < k. h. 0,00017 < k. h. < k. h. 0,00019 < k. h. < k. h. Zr < k. h. < k. h. 0,0045 < k. h. < k. h. 0,0069 < k. h. < k. h. 0,0015 Br < k. h. < k. h. 0,0005 < k. h. < k. h. 0,0004 < k. h. < k. h. 0,0037 Sr < k. h. < k. h. 0,064 < k. h. < k. h. 0,054 < k. h. < k. h. 0,0395 Y < k. h. < k. h. 0,0013 < k. h. < k. h. 0,0014 < k. h. < k. h. 0,0006 Rb < k. h. < k. h. 0,0008 < k. h. < k. h. 0,0008 < k. h. < k. h. 0,0011 SUM 99,98 99,66 99,98

7 táblázat: A PGAA-val vizsgált minták PGAA-, SEM-EDS és XRF mérési eredményei, folyt. Table 2. : PGAA-, SEM-EDS and XRF results for the investigated samples., cont. PE21 sötétkék plakett PE22 sötétkék plakett P1 sötétkék rozetta PGAA SEM XRF PGAA SEM XRF PGAA SEM XRF H 2 O 1,60 N. m. N. m. 2,74 N. m. N. m. 0,37 N. m. N. m. Na 2 O 17,2 18, ,8 17, ,2 17,0 17,0 MgO 3,14 3,84 3 2,79 3,78 3 4,07 3,00 3,00 Al 2 O 3 1,12 2,31 2 1,58 1,78 1,0 1,28 1,67 2,00 SiO 2 66,3 64, ,6 64,3 63,0 64,3 65,3 68,0 K 2 O 1,82 2,54 1,7 1,76 1,57 1,2 1,55 1,98 1,40 CaO 6,65 6,03 5,7 8,07 8,30 4,0 8,32 6,98 6,40 SO 4 < k. h. 0,68 0,66 < k. h. 0,60 < k. h. < k. h. 0,64 0,62 Cr 2 O 3 < k. h. 0,14 < k. h. < k. h. 0,21 0,4 < k. h. 0,17 < k. h. ZnO < k. h. 0,19 0,0362 < k. h. < k. h. 0,1 < k. h. 0,16 0,08 PbO < k. h. < k. h. 0,0049 < k. h. < k. h. 0,04 < k. h. < k. h. 0,002 SnO < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. 0,01 < k. h. < k. h. < k. h. TiO 2 < k. h. 0,22 0,1 0,123 0,29 0,1 0,089 0,29 0,12 MnO 0,121 0,17 0,1 0,189 0,26 0,1 0,122 0,21 0,14 Fe 2 O 3 0,452 0,71 0,47 0,632 0,613 0,6 0,334 0,74 0,49 CoO 0,0537 0,203 0,0373 0,0902 0,210 0,1 0,044 0,20 0,04 NiO < k. h. 0,20 < k. h. < k. h. 0,21 < k. h. < k. h. 0,18 0,04 CuO 0,218 0,48 0,17 0,26 0,17 0,2 < k. h. 0,28 < k. h. SbO 2 < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. 0,00001 < k. h. < k. h. < k. h. ZnO < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. B 0,0104 < k. h. < k. h. 0,0349 < k. h. < k. h. 0,0117 < k. h. < k. h. F < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. P < k. h. 0,12 < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. 0,20 < k. h. S 0,20 < k. h. < k. h. 0,21 < k. h. < k. h. 0,14 < k. h. < k. h. Cl 0,795 < k. h. 0,47 0,700 1,07 0,2 0,922 1,08 0,55 Sm < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. Gd 0, < k. h. < k. h. 0,00016 < k. h. < k. h. 0, < k. h. < k. h. Zr < k. h. < k. h. 0,0042 < k. h. < k. h. 0,0049 < k. h. < k. h. 0,0039 Br < k. h. < k. h. 0,001 < k. h. < k. h. 0,001 < k. h. < k. h. 0,0008 Sr < k. h. < k. h. 0,071 < k. h. < k. h. 0,05 < k. h. < k. h. 0,096 Y < k. h. < k. h. 0,0005 < k. h. < k. h. 0,001 < k. h. < k. h. 0,0005 Rb < k. h. < k. h. 0,0008 < k. h. < k. h. 0,001 < k. h. < k. h. 0,0008 SUM 99,68 99,60 99,76

8 táblázat: A PGAA-val vizsgált minták PGAA-, SEM-EDS és XRF mérési eredményei, folyt. Table 2. : PGAA-, SEM-EDS and XRF results for the investigated samples., cont. PE24 sötétkék levél alakú plakett AA1 világoskék gyöngy (fajansz) PE26 sötétkék levél alakú plakett PGAA SEM XRF PGAA SEM XRF PGAA SEM XRF H 2 O 3,08 N. m. N. m. 11,8 N. m. N. m. 3,35 N. m. N. m. Na 2 O 16,0 15,9 N. a. 0,133 0,51 < k. h. 15,7 18,9 25 MgO 3,52 3,51 N. a. 2,58 0,63 < k. h. 4,07 3,43 3 Al 2 O 3 1,92 2,33 N. a. 1,51 2,21 < k. h. 2,28 2,29 2,3 SiO 2 64,0 65,0 N. a. 77,4 91,1 64,0 63,5 66 K 2 O 2,27 2,49 N. a. 0,052 < k. h. 0,078 2,13 1,98 0,08 CaO 6,47 6,19 N. a. 5,59 2,46 2,5 6,27 67,4 1,1 SO 4 < k. h. 0,62 N. a. < k. h. < k. h. 0,50 < k. h. 0,60 0,25 Cr 2 O 3 < k. h. < k. h. N. a. < k. h. < k. h. 0,014 < k. h. < k. h. 0,015 ZnO < k. h. 0,18 N. a. < k. h. < k. h. 0,005 < k. h. < k. h. 0,031 PbO < k. h. < k. h. N. a. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. 0,054 SnO < k. h. 0,18 N. a. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. TiO 2 0,094 0,31 N. a. 0,0711 0,0800 0,14 0,0882 < k. h. 0,22 MnO 0,119 0,24 N. a. 0,0517 < k. h. 0,012 0,131 < k. h. 0,094 Fe 2 O 3 0,613 0,725 N. a. 0,769 1,560 0,464 0,655 0,90 0,68 CoO 0,105 0,24 N. a. < k. h. < k. h. < k. h. 0,101 < k. h. 0,044 NiO < k. h. 0,19 N. a. < k. h. < k. h. 0,0025 < k. h. < k. h. 0,17 CuO 0,465 0,54 N. a. < k. h. 1,47 1,79 0,414 0,39 < k. h. SbO 2 < k. h. < k. h. N. a. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. 0,095 ZnO < k. h. < k. h. N. a. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. B 0,0202 < k. h. N. a. 0, < k. h. < k. h. 0,0191 < k. h. < k. h. F < k. h. < k. h. N. a. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. P < k. h. 0,23 N. a. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. 0,21 < k. h. S 0,23 < k. h. N. a. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. Cl 0,758 1,135 N. a. 0,0466 < k. h. 0,284 0,732 0,87 0,039 Sm < k. h. < k. h. N. a. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. Gd 0,00013 < k. h. N. a. 0, < k. h. < k. h. 0,00017 < k. h. < k. h. Zr < k. h. < k. h. N. a. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. 0,0039 Br < k. h. < k. h. N. a. < k. h. < k. h. 0,0009 < k. h. < k. h. 0,001 Sr < k. h. < k. h. N. a. < k. h. < k. h. 0,0106 < k. h. < k. h. 0,0278 Y < k. h. < k. h. N. a. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. 0,0017 Rb < k. h. < k. h. N. a. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. 0,0013 SUM 99,61 100,0 99,96

9 táblázat: A PGAA-val vizsgált minták PGAA-, SEM-EDS és XRF mérési eredményei, folyt. Table 2. : PGAA-, SEM-EDS and XRF results for the investigated samples., cont. PE15 opak, középkék, spirális P27 opak, középkék, hosszúkás gyöngy PGAA SEM XRF PGAA SEM XRF H 2 O 3,35 Nem mérhető Nem mérhető 0,68 Nem mérhető Nem mérhető Na 2 O 16,6 12,8 < k. h. 12,9 17,7 Nincs adat MgO 5,19 3,72 < k. h. 3,60 3,20 Nincs adat Al 2 O 3 2,35 2,29 < k. h. 0,52 0,40 Nincs adat SiO 2 61,4 59, ,8 64,1 Nincs adat K 2 O 3,25 5,12 3 2,57 1,56 Nincs adat CaO 4,99 8,2 21 9,91 8,58 Nincs adat SO 4 < k. h. 0,78 2,4 < k. h. < k. h. Nincs adat Cr 2 O 3 < k. h. 0,45 < k. h. < k. h. 0,90 Nincs adat ZnO < k. h. < k. h. 0,0092 < k. h. < k. h. Nincs adat PbO < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. Nincs adat SnO < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. Nincs adat TiO 2 0,0843 0,53 0,8 < k. h. < k. h. Nincs adat MnO 0,0563 < k. h. 0,52 < k. h. 0,332 Nincs adat Fe 2 O 3 0,654 1,92 6,6 0,306 < k. h. Nincs adat CoO 0,122 0,73 0,14 < k. h. < k. h. Nincs adat NiO < k. h. 0,61 < k. h. < k. h. 1,04 Nincs adat CuO 1,13 1,62 0,51 < k. h. < k. h. Nincs adat SbO 2 < k. h. < k. h. 0,069 2,51 < k. h. Nincs adat ZnO < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. Nincs adat B 0,0282 < k. h. < k. h. 0,00977 < k. h. Nincs adat F < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. Nincs adat P < k. h. 0,13 < k. h. < k. h. < k. h. Nincs adat S < k. h. < k. h. < k. h. 0,22 < k. h. Nincs adat Cl 0,746 1,29 1,4 0,645 < k. h. Nincs adat Sm < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. Nincs adat Gd 0, < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. Nincs adat Zr < k. h. < k. h. 0,0058 < k. h. 0,0029 Nincs adat Br < k. h. < k. h. 0,0102 < k. h. 0,0351 Nincs adat Sr < k. h. < k. h. 0,067 < k. h. < k. h. Nincs adat Y < k. h. < k. h. 0,0011 < k. h. < k. h. Nincs adat Rb < k. h. < k. h. 0,003 < k. h. < k. h. Nincs adat SUM 99,94 99,65

10 táblázat: A PGAA-val vizsgált minták PGAA-, SEM-EDS és XRF mérési eredményei, folyt. Table 2. : PGAA-, SEM-EDS and XRF results for the investigated samples., cont. PE13 világoskék, bikonvex gyöngy P28 opak, kék, "sokszemű" gyöngy PGAA SEM XRF PGAA SEM XRF H 2 O 5,94 Nem mérhető Nem mérhető 2,30 Nem mérhető Nem mérhető Na 2 O 9,98 14,4 14,4 14,6 14,4 Nincs adat MgO 3,86 4,84 4,84 3,43 3,28 Nincs adat Al 2 O 3 1,65 1,48 1,48 1,51 Nincs adat SiO 2 66,6 66, ,4 66,7 Nincs adat K 2 O 1,73 2,67 0,41 2,56 0,51 Nincs adat CaO 5,014 6,85 3,7 6,40 4,16 Nincs adat SO 4 < k. h. 0,55 0,08 < k. h. 0,74 Nincs adat Cr 2 O 3 < k. h. 0,10 0,0464 < k. h. 0,0287 Nincs adat ZnO < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. Nincs adat PbO < k. h. < k. h. 0,0184 < k. h. < k. h. Nincs adat SnO < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. Nincs adat TiO 2 0,0771 0,22 0,11 0,0837 0,426 Nincs adat MnO 0,0440 < k. h. 0,2 0,0344 < k. h. Nincs adat Fe 2 O 3 0,555 0,53 1,2 0,743 3 Nincs adat CoO < k. h. < k. h. 0,0072 < k. h. < k. h. Nincs adat NiO < k. h. < k. h. 0,88 < k. h. < k. h. Nincs adat CuO < k. h. 1,46 < k. h. < k. h. 0,82 Nincs adat SbO 2 3,26 < k. h. 2,8 < k. h. < k. h. Nincs adat ZnO < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. 0,00377 Nincs adat B 0,00885 < k. h. < k. h. 0, < k. h. Nincs adat F < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. Nincs adat P < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. Nincs adat S 0,360 < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. Nincs adat Cl 0,342 0,62 0,0452 0,981 < k. h. Nincs adat Sm < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. < k. h. Nincs adat Gd < k. h. < k. h. < k. h. 0, < k. h. Nincs adat Zr < k. h. < k. h. 0,003 < k. h. < k. h. Nincs adat Br < k. h. < k. h. 0,0015 < k. h. 0,00595 Nincs adat Sr < k. h. < k. h. 0,0267 < k. h. 0,051 Nincs adat Y < k. h. < k. h. 0,0009 < k. h. < k. h. Nincs adat Rb < k. h. < k. h. 0,0006 < k. h. 0,00144 Nincs adat SUM 99,44 99,98

11 137 PGAA A vizsgált mükénéi üvegekben a SiO 2, Al 2 O 3, Na 2 O, K 2 O, CaO, MgO, H 2 O, főelemeket, TiO 2, MnO, Fe 2 O 3, esetenként CoO, NiO, CuO, SbO 2 mellék összetevőket, és B, Cl, Gd, esetenként S és Sm nyomelemeket mértünk PGAA-val (2. táblázat). További, az üvegek proveniencia vizsgálatánál fontos nyomelemek, ú.m. Zr, Br, Sr, Y, Rb, a PGAA kimutatási határánál kisebb mennyiségben fordultak elő. Ezeket a nyomelemeket XRF módszerrel mértük. Egy kivételével valamennyi vizsgált üveg Na-üvegnek bizonyult, 9,98 18,3 t% Na 2 O-tartalommal. A minták K 2 O-tartalma 1,52 3,58 t% között változik. A többségtől eltérő összetételű az AA1 jelű világoskék üveggyöngy, amelynek Na 2 O-tartalma 0,133 t%, K 2 O-tartalma 0,052 t%, továbbá ebben a mintában mértük a legmagasabb H 2 O-koncentrációt 11,8 t%. Egyidejűleg a B és Cl mért mennyisége is 1-2 nagyságrenddel kisebbnek adódott, mint a többi mintában. Mindezek a tulajdonságok az AA1 minta erősen mállott állapotát jelzik. A többi minta H 2 O- tartalma 0,16 t% és 11,8 t% között változott, a mállottság mértékétől függően. Az eredmények értékelése Az egyes összetevők koncentrációjában mutatkozó eltérések azzal magyarázhatók, hogy míg a PGAA a teljes minta átlagos összetételét méri, a SEM-EDS és az XRF mérések esetében nem kontrollálható, hogy a vizsgált mintarész milyen mértékben tartalmazta az eredeti üveg, ill. a mállástermék anyagát. A felszínen mállástermékek jelennek meg, ennek következménye pld. a PE32, PE33, PE21, PE22, PE24 és P1 mintáknál az Al 2 O 3, és bizonyos esetekben a CaO kissé magasabbnak mért koncentrációja. A SEM-EDS által szignifikánsan nagyobbnak mért rézkoncentrációt valamilyen réztartalmú közegből történt szennyeződésnek tulajdonítjuk. Bronzkori lelőhelyek esetében ugyanis gyakori az egyéb leletek érintkezése réztartalmú tárgyakkal. A PGAA eredmények, a kilúgozódás miatt, szintén eltérnek kissé a várt eredeti összetételtől. A fentiek figyelembe vételével, mivel a PGAA mérések átlagolják a mállásból eredő összetétel bizonytalanságot, proveniencia következtetések levonására inkább alkalmasak, mint a lokális SEM-EDS vagy XRF mérési eredmények. A teljes minta főösszetevőinek mennyiségi adatai alapján jó eséllyel megkülönböztethetjük az egyes felhasznált nyersanyagfajtákat, ill. eltérő üveggyártási recepteket azonosíthatunk. A teljes minta Al 2 O 3 és CaO-tartalma az alap-üveg nyersanyagra ezen belül a felhasznált homok eredetére lehet jellemző. 2. ábra: A PGAA-val vizsgált minták csoportosítása Al 2 O 3 - és CaO-tartalom szerint. Fig. 2.: Classification of the investigated samples according to their Al 2 O 3 - and CaO-content, based on PGAA measurements

12 ábra: A PGAA-val vizsgált minták csoportosítása K 2 O- és MgO-tartalom szerint. Fig. 3.: Classification of the investigated samples according to their K 2 O- and MgO-content, based on PGAA measurements 4. ábra: A PGAA-val vizsgált minták csoportosítása B- és Cl-tartalom szerint. Fig. 4.: Classification of the investigated samples according to their B- and Cl-content, based on PGAA measurements

13 139 A 2. ábrán látható, hogy Argoliszból (Palaia Epidavrosz és Assziné) származó minták viszonylag egységes csoportot alkotnak, míg a három püloszi minta közül kettő eltérő összetételű. Az üvegek teljes K 2 O- és MgO-tartalmát ábrázoló grafikon szintén az alap-üvegre, pontosabban az alkáli összetevők eredetére jellemző. A 3. ábrán a minták egy része viszonylag egységes csoportot alkot, míg további 6 minta (2 a messzéniai Püloszból, 4 Argoliszból) a csoporttól különálló; ezeknél a mintáknál a kálium- és a magnéziumtartalom között egyenes arányosságot tapasztaltunk, ami magyarázható különböző recept szerint készült nyersüveg adagok használatával. Az üvegek klórtartalma a növényi nátriumforrással hozható kapcsolatba, a nyomnyi mennyiségű bór pedig feltehetően a homok szennyezőjeként került a mintába. A 4. ábrán a minták ellipszissel jelölt része közel azonos bórtartalmú. Az ettől a csoporttól különálló minták esetében a bór- és klórtartalom között antikorrelációt tapasztaltunk. A Palaia Epidavrosz-i mintákon kívül ide tartozik két püloszi minta is. Az utolsó két ábrán az összes többi mintától különbözik az asszinéi minta, amelynek anyaga közelebb áll a fajanszhoz, mint a hagyományos értelemben vett üveghez. A PGAA mérések alapján elmondhatjuk, hogy a messzéniai Püloszból származó minták készítéséhez nagy valószínűséggel más nyersanyagot használtak, mint Argoliszból származó minták készítéséhez. Ezen túlmenően, méréseink alapján feltételezzük, hogy az argoliszi mintákhoz többféle recept szerint készült nátront adagoltak. Következtetések A több száz, vagy több ezer éves üvegleletek környezet okozta korróziója, mállása közismert folyamat, amely módosítja az üvegek eredeti mikromorfológiáját és kémiai összetételét. A morfológiai- és összetételbeli változások jól nyomon követhetők a modern, részben roncsolásmentes analitikai módszerekkel. A lehetséges vizsgálatok egy optimális kombinációja pld. a mikroszkopikus, ill. tömbi adatokat szolgáltató SEM-EDS és PGAA együttes alkalmazása. Bár a PGAA egy nagyobb mintarész esetünkben a teljes régészeti lelet átlagos elemösszetételét adja meg, és nem alkalmas a mállási termék és az eredeti üveg elkülönítésére, a mért adatok felhasználhatók proveniencia következtetések levonására. A PGAA mérések alapján lehetőségünk nyílt roncsolásmentesen elkülöníteni az Argoliszból és a Messzéniából származó üvegleletek gyártásához használt különböző nyersüveg alapanyagokat, valamint az előbbiek esetében a különböző receptek szerint készült adalék alkáli összetevőket. Köszönetnyilvánítás A PGAA vizsgálatok a Budapesti Neutronközpontban készültek a CHARISMA sz. EU FP7 projekt támogatásával. A PGAA mérőrendszert az OMFB 00184/2006 sz. NAP VENEUS05 pályázat támogatásával végeztük. Irodalom GOLDSTEIN, J., NEWBURY, D. E., JOY, D. C., LYMAN, C. E., ECHLIN, P., LIFSHIN, E., SAWYER, L., MICHAEL, J. R. (2003): Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis. New York Springer 3rd edition HENCH, L., & CLARK, D. E., (1978): Physical chemistry of glass surfaces. Journal of Non- Crystalline Solids HENDERSON, J., EVANS, J., NIKITA K. (2010): Isotopic evidence for the primary production, provenance and trade of late Bronze Age glass in the Mediterranean. Mediterranean Archaeology and Archaeometry 10/ JACKSON C.M., GREENFIELD, D., HOWIE, L.A. (2012): An assessment of compositional and morphological changes in model archaeological glasses in an acid burial matrix. Archaeometry 54/ KARYDAS, A.G. (2007): Application of a portable XRF spectrometer in the analysis of museum metal collections. Annali di Chimica 97/ NEWTON, R. & DAVISON S. (1989): Conservation of Glass. Butterworths, London, pp. 154, 169. POLIKRETI, K., MURPHY, J. M. A, KANTA- RELOU, V., KARYDAS, A. G. (2011): XRF analysis of glass beads from the Mycenaean palace of Nestor at Pylos, Peloponnesus, Greece: new insight into the LBA glass trade. Journal of Archaeological Science RÉVAY, ZS. & BELGYA T. (2004): Principles of PGAA method. In: (In: Handbook of Prompt Gamma Activation Analysis with Neutron Beams, Molnár G. L., ed.), Kluwer Academic Publishers, Dordrecht/Boston/New York, SOKARAS, S., KARYDAS, A.G., OIKONOMOU, A., ZACHARIAS, N., BELTSIOS, K., KANTA- RELOU, V., (2009): Combined elemental analysis of ancient glass beads by means of ion beam, portable XRF, and EPMA techniques. Analytical and Bioanalytical Chemistry SZENTMIKLÓSI, L, BELGYA, T., RÉVAY, ZS., KIS Z. (2010): Upgrade of the prompt gamma activation analysis and the neutron-induced prompt gamma spectroscopy facilities at the Budapest Research Reactor. J. Radioanal. Nucl. Chem.,

14 140 WALTON, M. S., SHORTLAND, A., KIRK, S., DEGRYSE, P. (2009): Evidence for the trade of Mesopotamian and Egyptian glass to Mycenaean Greece. Journal of Archaeological Science ZACHARIAS, N., OIKONOMOU, A. (2010): Glasses: Physico-chemistry and Pathology. In: LIRITZIS, I. ZACHARIAS, N. (eds.), ArchaeoMaterials Papazisis Publications, Athens, (in Greek).